Etude de la physiopathologie des formes héritables d'hypertension artérielle pulmonaire

Pulmonary Arterial Hypertension (PAH) is a rare disease characterized by an increase in pulmonary vascular resistance (PVR) progressing to right cardiac failure. This disease can occur sporadically (idiopathic PAH) or be heritable, mainly due to mutations in the BMPR2 gene. Within PAH, there is a subgroup of PAH with overt features of venous/capillaries (PVOD/PCH) involvement. PVOD occurs also as a sporadic or heritable form due to mutations on the EIF2AK4 gene (encoding GCN2). Several mechanisms are involved in the vascular obstruction which lead to the increase in PVR responsible for PAH and PVOD: vascular remodeling, vasoconstriction, in situ thrombosis and inflammation. This thesis is focused on heritable forms of PAH and PVOD. The first project highlighted histological, cellular and molecular differences and similarities between human PVOD and his experimental rat model injected with Mitomycin-C (MMC). First, both the disease and its animal model display a loss of GCN2 protein pulmonary expression and an important arterial and venous remodeling. At the cellular and molecular level, we observed an imbalance in the TGF-β/BMP pathways activation as well as a modification in several cellular processes such as endothelial to mesenchymal transition, apoptosis and inflammation. Finally, we have highlighted for the first time a molecular link between GCN2 and the BMP pathway. The second project concerns the study of BMPR2 mutation penetrance in the development of PAH. We studied the effects of BMPR2 alternatively spliced variants expression and the molecular and cellular levels in human and animal. We highlighted that short form of BMPR2 which lacks exon 12 (Variant B) is overexpressed in pulmonary endothelial cells specifically in heritable forms of PAH. This increase in variant B expression is strongly correlated to a raise in cofilin activity (decrease of serine 3 phosphorylation form) and imply a modification in actin dynamic. We are also the first to demonstrate that both rat and mouse don’t express B variant of BMPR2. This absence of BMPR2 splicing could explain the small functional effects of BMPR2 mutations in rodents. Finally, we demonstrate that B variant overexpression in human pulmonary endothelial cells induces a change in stress fibers distribution. This study shows that a BMPR2 splicing promoting the short form devoid of its non-canonical functions, of BMPR-II could promote the occurrence of PAH in the context of a BMPR-II pathway already weakened by the mutation of one of the alleles of this predisposition gene.L'hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une maladie rare définie par l'augmentation des résistances vasculaires pulmonaires (RVP) évoluant vers l'insuffisance cardiaque droite. Cette maladie peut survenir de façon sporadique (HTAP idiopathique) ou héritable, principalement par mutations du gène BMPR2. Au sein des HTAPs, on distingue un sous-groupe d’HTAP associée à une atteinte significative capillaire ou veineuse (maladie veino-occlusive pulmonaire – MVOP). La MVOP survient également de façon sporadique ou héritable, par mutation du gène EIF2AK4 (codant pour la protéine GCN2). Plusieurs mécanismes concourent à la survenue de l'obstruction vasculaire conduisant à l'augmentation des RVPs responsable de l'HTAP/MVOP: le remodelage vasculaire, la vasoconstriction, la thrombose in situ et l'inflammation. Cette thèse s’intéresse aux formes héritables d’HTAP et de MVOP. Le premier projet met en lumière les différences et les similarités histologiques, cellulaires et moléculaires entre la MVOP humaine et son modèle expérimental induit chez le rat par exposition à la Mitomycine-C (MMC). Tout d’abord la maladie et son modèle présentent une perte d’expression pulmonaire de la protéine GCN2 et ainsi qu’un remodelage artériel et veineux important. Au niveau cellulaire et moléculaire, nous avons observé un déséquilibre dans l’activation de la balance entre la voie du TGF-β et la voie du BMP ainsi qu’une modification de nombreux processus cellulaires tels que la transition endothélio-mésenchymateuse, l’apoptose et l’inflammation entre autres. Enfin, nous avons mis en évidence pour la première fois un lien moléculaire entre GCN2 et la voie du BMP. Le second projet porte sur l’étude de la pénétrance des mutations du gène BMPR2 dans le développement de l’HTAP. Nous nous sommes particulièrement intéressés aux effets de l’expression de variants d’épissage alternatifs de BMPR2 et de ses conséquences cellulaires chez l’Homme et chez l’animal. Nous avons mis en évidence que la forme écourtée de l’exon 12 de BMPR2 (Variant B) est surexprimée dans les cellules endothéliales pulmonaires uniquement dans les formes héritables d’HTAP. Cette augmentation du variant B est corrélée à une augmentation d’activité de la cofiline (diminution de la phosphorylation de la sérine 3) et implique une modification dans la dynamique de l’actine. Nous sommes également les premiers à démontrer que ni le rat ni la souris n’expriment le variant B de BMPR2. Cette absence d’épissage pourrait expliquer le peu d’impact fonctionnel de ces mutations chez le rongeur. Enfin nous avons montré que la surexpression du variant B induit un changement dans la distribution des fibres de stress d’actine au sein des cellules endothéliales pulmonaires humaines. Cette étude montre qu’un épissage de BMPR2 favorisant la forme courte et dénuée de ses fonctions non-canoniques, de BMPR-II pourrait favoriser l’occurrence de l’HTAP dans le contexte d’une voie BMPR-II déjà affaiblie par la mutation d’un des allèles de ce gène de prédisposition